CN104916378A - 基于3d打印的介电常数梯度绝缘子制造装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置及方法，所述装置包含真空腔、3D打印装置和控制设备；3D打印装置设置于所述真空腔内；3D打印装置包括供料系统、3D打印头、一套X、Y、Z三轴移动装置和一个工作台；3D打印装置通过控制设备进行原料供给、混合、挤出以及打印头X、Y及Z向位置的控制，最终完成介电常数功能梯度绝缘子在工作台上的打印。本发明将3D打印技术应用于介电常数梯度绝缘子的制造中，相比较于离心制造技术，能够实现多维度的绝缘子材料介电常数空间分布，达到灵活调控绝缘子内部及表面电场强度，提升绝缘子击穿电压的目的。同时能够有效抑制绝缘子内部缺陷和气泡。

Description

基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置及方法

【技术领域】

本发明属于高电压设备制造领域，具体涉及基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置及方法。

【背景技术】

近年来，随着电力系统超/特电压、大容量输电的发展需求，以及脉冲功率、激光、微波等高新技术装备向高电压、小型化、高可靠性的方向发展，其电气绝缘问题日趋突出。其中，电场分布不均匀而带来的绝缘耐电性能薄弱是高压电力、脉冲功率等装备及器件中广泛存在的难题，给设计、制造带来很高的技术难度和成本。我国电力系统中气体绝缘开关设备的环氧盆式绝缘子闪络击穿事故频发，特别是1000kV特高压GIS，自2008年首个示范工程运行至今已出现多起故障，严重危及系统的安全可靠运行。在脉冲功率设备中也存在着类似的问题，由于对设备紧凑性的苛刻要求，其固体绝缘子放电问题尤为突出。我国、美国、俄罗斯、日本等一些机构的脉冲功率设备(如速调管、加速器、Z箍缩装置等)都曾发生过真空中绝缘子击穿引起的事故。由此可见，高电压、强电场下绝缘放电破坏现象已成为影响、制约电力设备和脉冲功率装备整体性能的关键问题。

一般认为，电场分布不均匀是导致绝缘击穿破坏、耐电特性差的重要原因。对于绝大多数的高电压设备，其绝缘所承受的电场分布往往极不均匀，例如各种绝缘子的高压端部分，尤其是不同材料之间的结合处(即金属导体、固体绝缘与气、液、真空等构成的复合绝缘系统的界面和表面)，由于材料介电特性的急剧变化，场强集中的问题尤为突出，这些区域所承受的电场强度要远远超出平均场强，甚至达到平均值的数倍。过于集中的电场强度会带来绝缘子的局部放电，加剧绝缘材料的老化，进而发展为击穿破坏。传统的解决方法主要是通过增大绝缘尺寸、优化电极-介质结构来改善电场分布，但效果往往有限。过于复杂的绝缘结构不仅给生产制造带来很大的难度和成本，也难以实现装备的“小型化、集成化”，同时也会带来很多附生问题。“功能梯度材料”(Functionally Graded Material,FGM)的出现为解决这一问题提供了可能的思路。通过使用不同性能的材料及先进的复合工艺，使材料特性在材料内部不同空间位置上呈现连续梯度变化，这样可以“主动”地克服局部应力集中问题。类似地，若制作材料介电特性(如介电常数)呈现梯度变化的绝缘子，此处介电常数由外电极向内电极渐变递增，就能够“主动”而有效地降低内电极处最大场强、削弱局部集中，进而达到大幅度提高绝缘子耐电强度、解决目前高压设备绝缘子应用困境的目的。

长期以来，FGM绝缘子是高电压绝缘领域很多研究者追求的目标，然而其受制于一个核心问题：如何实现介电梯度可调控材料的制备？日本名古屋大学Okubo教授团队尝试借助无机填料离心制造技术，构建了外形结构为圆台和盘型的聚合物-无机非金属复合材料FGM绝缘子，发现其可有效地降低最大电场，这是国际上唯一的关于介电梯度绝缘子制造的报道。然而，该技术的可控性较差，难以可重复性地精确制造，且该项技术只能实现单个空间维度上的介电常数分布，无法真正有效的进行绝缘子的电场调控。近年来，以材料累积成型为3D打印技术为FGM绝缘子提供了全新的实现手段。3D打印是随信息、材料与制造等多学科融合发展起来的一种先进制造技术，其核心原理是使材料“逐点累积形成面、逐面累积成体”。该技术的优势在于可方便地结合计算机辅助设计与分析，通过拓扑优化解决FGM部件内外复杂结构的一体化设计与制造，有利于发展出新型功能驱动的材料-结构-性能一体化的创新设计方法，这无疑为介电功能梯度绝缘部件的实现提供了新契机。然而，目前3D打印技术主要还是用于复杂结构零件的制造，对于电气设备绝缘子这种功能性设备，其应用尚不多见；且对于目前的3D打印技术，其制成品往往存在着较多的内部气泡和缺陷，难以用于高电压设备绝缘子的制造。

【发明内容】

本发明的目的在于提供基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置及方法，通过在制造过程中控制逐点累积时单点材料的介电参数，实现有效、可控、多维度地进行绝缘子电场调控。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置，包含真空腔、3D打印装置和控制设备；3D打印装置设置于所述真空腔内；3D打印装置包括供料系统、3D打印头、一套X、Y、Z三轴移动装置和一个工作台；3D打印装置通过控制设备进行原料供给、混合、挤出以及打印头X、Y及Z向位置的控制，最终完成介电常数功能梯度绝缘子在工作台上的打印。

本发明进一步的改进在于：真空腔包括箱体、箱门、放气阀、抽气阀、一号进料阀、二号进料阀、控制电缆接头和压力表；箱门闭合时与箱体形成密闭内腔；放气阀、抽气阀、一号进料阀和二号进料阀均设置在箱体侧壁上，且通过管道与箱体相连；电缆接头固定在箱体侧壁上；压力表与箱体通过管道直接相连。

本发明进一步的改进在于：3D打印装置中，供料系统由一号储料罐、二号储料罐以及真空腔上的一号进料阀和二号进料阀；一号储料罐和二号储料罐固定在真空腔内，其入口分别与一号进料阀和二号进料阀相连接；一号储料罐和二号储料罐的出口通过送料泵和不锈钢波纹管与3D打印头的混合装置相连接，用于3D打印头原料的供给。

本发明进一步的改进在于：3D打印头包括混合装置、挤出头和紫外光源；其中，混合装置和紫外光源均固定在X、Y、Z三轴移动装置上，挤出头位于混合装置下方。

本发明进一步的改进在于：混合装置由两个进料口，一个铝质混料腔，一个铝质搅拌螺杆，一个铝质加热器和一个半导体温度传感器构成；挤出头由喷嘴和驱动装置构成。

本发明进一步的改进在于：控制设备接收操作人员使用计算机建模生成的3D打印装置控制信息，其控制信号的输出接口连接3D打印装置；所述控制设备设置于真空腔外部。

基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造方法，包含以下步骤：

步骤1：准备一号光固化型环氧树脂和二号光固化型环氧树脂；所述二号光固化型环氧树脂的介电常数大于一号光固化型环氧树脂的介电常数；

步骤2：根据实际电气绝缘结构的机械性能和耐电性能需求，构建绝缘子几何形状和介电常数空间分布三维模型，将三维模型按照预先设定的层厚模拟分割成不同的层面，并计算得到每层的打印轨迹和层内单点材料的介电常数取值；

步骤3：通过一号进料阀和二号进料阀将步骤1准备的一号光固化型环氧树脂和二号光固化型环氧树脂分别送入真空腔内的一号储料罐和二号储料罐中；使用真空泵对真空腔抽真空，进行一号光固化型环氧树脂和二号光固化型环氧树脂的真空脱气；

步骤4：控制设备按照所打印单点材料所需的体积以及该点材料的介电常数，控制送料泵将一号储料罐和二号储料罐中一号光固化型环氧树脂和二号光固化型环氧树脂送入混合装置中混合均匀；

步骤5，使用挤出头将步骤4混合好的树脂液滴挤出至工作台(14)，使用光源照射液滴，使其在光照的作用下固化，完成单点材料的3D打印；

步骤6：按照步骤2中得到的单层内打印头的移动轨迹和单层材料的介电常数分布，使用X、Y、Z三轴移动装置，在平面内移动打印头，重复步骤4和步骤5，完成单层材料的3D打印；

步骤7：向上移动打印头，重复步骤6，完成多层累加，最终实现介电常数梯度绝缘子的制造；

步骤8：将步骤7制造得到的绝缘子进行二次热固化和表面抛光。

本发明进一步的改进在于：一号光固化型环氧树脂为纯光固化型环氧树脂，或掺杂有助剂的光固化型环氧树脂；一号光固化型环氧树脂的介电常数3-5。

本发明进一步的改进在于：二号光固化型环氧树脂的制备方法为：以纯光固化型环氧树脂为基体树脂，在其中填充经过表面处理的，粒径为0.1～10μm填料，填充比例为基体树脂的5～75wt％，得到高浓度掺杂的二号光固化型环氧树脂，也即高浓度掺杂树脂，其介电常数为50～150。

本发明进一步的改进在于：所述填料为无机非金属微粒。

本发明进一步的改进在于：所述填料为钛酸钡、二氧化钛、二氧化钡、锆钛酸铅或类钙钛矿氧化物。

本发明进一步的改进在于：填料的表面处理方法为偶联剂处理，处理用偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸丁酯类偶联剂或铝酸化合物类偶联剂。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：本发明提供基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置及方法，将3D打印技术应用于介电常数梯度绝缘子的制造中，相比较于离心制造技术，能够实现多维度的绝缘子材料介电常数空间分布，达到灵活调控绝缘子内部及表面电场强度，提升绝缘子击穿电压的目的。同时，本发明在真空环境中进行绝缘子3D打印，通过真空脱气的手段，能够有效的抑制了3D打印过程中引入的绝缘子内部缺陷和气泡。

【附图说明】

图1是本发明制造装置的结构示意图。

图2是本发明制造装置的工作流程图。

【具体实施方式】

请参阅图1所示，本发明基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置，包含真空腔、3D打印装置和控制设备。工作时，3D打印装置位于真空腔内部，控制设备位于真空腔外，通过控制电缆与真空腔相连接。

真空腔由箱体1、箱门2、放气阀3、抽气阀4、一号进料阀5、二号进料阀6、控制电缆接头7和压力表8构成。箱体1由不锈钢制成，尺寸为500×500×500mm，包括在空间上相互连接在一起的上板、左板、底板、右板和后板；箱门2位于箱体1前部，由不锈钢和玻璃构成，闭合时与箱体形成密闭内腔，箱门2设有把手，可以开合以方便人员操作；放气阀3和抽气阀4分别位于箱体右板的上部和下部，其作用是配合真空泵进行真空腔的抽气和放气；一号进料阀5和二号进料阀6均位于箱体右板的下部；电缆接头7位于箱体右板的中部并固定在右板上，其在箱体外和箱体内各有4个接线端子，用于连接3D打印装置和控制设备；压力表8与箱体1上板通过管道直接相连，用于监控腔内的气压。

3D打印装置由一套供料系统、一个3D打印头、一套X、Y、Z三轴移动装置和一个工作台14构成，3D打印装置工作在气压低于0.01MPa的真空环境下，通过控制设备进行原料供给、混合、挤出以及打印头X、Y及Z向位置的控制，最终完成介电常数功能梯度绝缘子的打印。

具体地，3D打印装置中，供料系统由一号储料罐9、二号储料罐10以及真空腔上的一号进料阀5和二号进料阀6构成，其中，一号储料罐9与二号储料罐10由不锈钢制成，形状为带盖的圆筒形，其圆筒内径为100mm，圆筒高度为100mm，两个储料罐均固定在箱体1的底板上，其底部右侧通过不锈钢管分别与一号进料阀5和二号进料阀6相连接，用于从装置外部进行打印树脂原料的供给。其底部左侧通过不锈钢波纹管与打印头的混合装置11相连接，用于3D打印头原料的供给。

具体地，3D打印装置中，3D打印头由混合装置11、挤出头12和紫外光源13构成，其中，混合装置11和紫外光源13均固定在X轴传动装置16的下方，挤出头12则位于混合装置11下方。混合装置11由两个进料口，一个铝质混料腔，一个铝质搅拌螺杆，一个铝质加热器和一个半导体温度传感器构成；挤出头12由喷嘴和驱动装置构成；紫外光源13可以选用紫外激光器，也可以选用半导体紫外发光二极管。

具体地，3D打印装置中，X、Y、Z三轴移动装置由工作台14、两根X轴导轨15、一套X轴传动装置16、一个X轴电机17、两根Y轴导轨18、一根Y轴连接杆19、两套Y轴传动装置20、一个Y轴电机21、四根Z轴立柱22、两套Z轴传动装置23、一个Z轴电机24和三个固定支架25构成。其中，X轴传动装置16由齿轮传动机构构成，其在上方通过传动轴与X轴电机17为一步进电机相连接，并由从左至右穿过其中的两根X轴导轨15进行支撑，导轨上带有齿条，通过X轴传动装置16将X轴驱动电机17的旋转运动转换为X方向上的直线运动。类似于X方向的传动机构，Z方向的传动同样使用由电机、传动装置和导轨的齿轮-齿条传动机构完成：X轴导轨两端与两套Z轴传动装置相连接，对于右侧的Z轴传动装置，其右侧与Z轴电机相连接；四根Z轴立柱分为左右两组，每组两根，分别从上至下穿过两个Z轴传动装置，并在顶端与一个固定支架相连接，其底端则分别与两套Y轴传动装置相连接。Y方向的传动同样由齿轮-齿条传动机构完成：对于左侧的Y轴传动装置，其左端与Y轴电机相连接，两套Y轴传动装置之间由一根Y轴连接杆相连，两根Y轴导轨分别从前至后穿过两个Y轴传动装置，导轨两端分别于两个固定支架相连接，两个固定支架均固定在箱体底板上。工作台14位于两个固定支架之间，同样固定在箱体底板上，用于盛放3D打印成型的介电常数梯度绝缘子。

进一步地，控制设备26由单片机系统搭建而成，负责接收操作人员使用计算机建模生成的3D打印装置控制信息，并转换成控制信号进行输出，其控制信号的输出接口通过电缆与真空腔的电缆接头7相连接，在真空腔内部，电缆接头7引出的控制电缆与3D打印装置各个部件相连接，用于将控制设备输出的控制信号传输至3D打印装置。

针对本实施例提出的基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造方法，其工作流程如图2所示，包含原料制备、真空脱气、计算机建模、原料混合、3D打印、后处理这几个步骤。

原料包括纯树脂(一号光固化型环氧树脂)和高浓度掺杂树脂(二号光固化型环氧树脂)两个部分。两类树脂的流动性和稳定性基本一致，不同的是纯树脂具有较低的相对介电常数(3～5)，而高浓度掺杂树脂具有较高的介电常数(50～150)。本发明在3D打印前进行高浓度掺杂树脂的制备，有效的解决了使用时进行微粒与树脂混合需要长时间、高温度、难以混匀的缺陷，有效的节省了3D打印的时间，便于逐层打印温度的良好控制。二号光固化型环氧树脂的制备方法为：将经过表面偶联剂处理的粒径为0.1～10μm的填料，以相对于基体树脂5～75％的质量比例，填充于纯光固化型环氧树脂中，即得到高浓度掺杂的二号光固化型环氧树脂；所用填料为钛酸钡、二氧化钛、二氧化钡、锆钛酸铅或类钙钛矿氧化物。

两个储料罐与真空箱内部连通，真空脱气指的是通过真空腔体上的两个进料阀，分别将纯树脂和高浓度掺杂树脂送入真空腔内的两个储料罐中，使用真空泵对真空腔抽真空，直至腔内气压降低至0.01MPa以下，对两种树脂进行真空脱气，以消除其中的气泡及缺陷。

计算机建模指的是使用CAD软件，根据实际电气绝缘结构的机械性能和耐电性能需求，构建绝缘子几何形状和介电常数空间分布三维模型，将几何形状的三维模型按照预先设定的层厚模拟分割成不同的层面，并计算得到每层的打印轨迹和层内单点材料的介电常数取值，最终得到3D打印装置控制设备所需的STL打印文件。

原料混合指的是使用3D打印头的混合装置，根据计算机建模得到的单点材料所需的介电常数取值，对两种不同介电常数的树脂原料进行混合。其具体工作流程为：储料罐底部设有送料泵，原料通过送料泵从两个进料口进入3D打印头混合装置的混料腔，控制泵连接控制设备，能够控制逐点打印时两种树脂的流量(混合比例)，以此达到改变混合料介电常数的目的；在混合装置内，进入混料腔的原料通过搅拌螺杆混合均匀，并通过加热器和温度传感器调控混合料的温度，以保证其具有合适的粘度以进行打印。

3D打印指的是通过X、Y、Z三轴移动装置，驱动打印头进行介电常数功能梯度绝缘子的3D打印成型工作，具体工作流程为：首先，经混合完成的原料液滴从打印头喷嘴中挤出，并滴落在工作台上，使用紫外光源照射液滴，使其进行光固化，完成单点材料的3D打印。其次，根据计算机建模得到的单层内打印头的移动轨迹，使用X方向和Y方向的移动装置移动打印头；再根据单层材料的介电常数分布，调整原料的混合比例，再进行一次单点材料的3D打印，以完成单层材料的3D打印。最后，向上Z方向移动打印头，再进行一次单层材料的3D打印，如此反复，完成多层累加，最终实现介电常数梯度绝缘子的制造。

后处理指的是对3D打印制造得到的绝缘子进行二次热固化和表面抛光，使其满足电气设备的应用需求。二次热固化温度为150℃以上，时间为15h以上。

本发明基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造方法，包含以下步骤：

步骤1：准备一号纯光固化型环氧树脂和二号光固化型环氧树脂；二号光固化环氧树脂由经表面处理的高介电常数无机非金属填料与纯光固化性环氧树脂均匀混合制备；

步骤2：根据实际电气绝缘结构的机械性能和耐电性能需求，构建绝缘子几何形状和介电常数空间分布三维模型，将三维模型按照预先设定的层厚模拟分割成不同的层面，并计算得到每层的打印轨迹和层内单点材料的介电常数取值；

步骤3：使用真空泵对真空腔抽真空，使腔内气压降低至0.01MPa以下，通过一号进料阀5和二号进料阀6将步骤1将纯光固化型环氧树脂以及掺杂树脂分别送入真空腔内的一号储料罐9和二号储料罐10中，进行真空脱气；

步骤4：在真空腔中，使用混合装置11将两个储料罐中的树脂原料进行混合，通过调整两种原料的混合比例，达到改变混合料介电常数的目的；

步骤5，使用挤出头12将混合好的树脂液滴挤出至工作台14，使用光源7照射液滴，使其在光照的作用下固化，完成单点材料的3D打印；

步骤6：按照步骤2中得到的单层内打印头的移动轨迹和单层材料的介电常数分布，使用由X轴及Y轴移动装置，在平面内X方向和Y方向移动打印头，重复步骤4和步骤5，完成单层材料的3D打印；

步骤7：向上Z方向移动打印头，重复步骤6，完成多层累加，最终实现介电常数梯度绝缘子的制造；

步骤8：将步骤7制造得到的绝缘子进行二次热固化和表面抛光，使其满足电气设备的应用需求。

Claims (10)

1.基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置，其特征在于：包含真空腔、3D打印装置和控制设备；

3D打印装置设置于所述真空腔内；

3D打印装置包括供料系统、3D打印头、一套X、Y、Z三轴移动装置和一个工作台(14)；3D打印装置通过控制设备进行原料供给、混合、挤出以及打印头X、Y及Z向位置的控制，最终完成介电常数功能梯度绝缘子在工作台(14)上的打印。

2.根据权利要求1所述的基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置，其特征在于：真空腔包括箱体(1)、箱门(2)、放气阀(3)、抽气阀(4)、一号进料阀(5)、二号进料阀(6)、控制电缆接头(7)和压力表(8)；箱门(2)闭合时与箱体(1)形成密闭内腔；放气阀(3)、抽气阀(4)、一号进料阀(5)和二号进料阀(6)均设置在箱体(1)侧壁上，且通过管道与箱体相连；电缆接头(7)固定在箱体(1)侧壁上；压力表(8)与箱体通过管道直接相连。

3.根据权利要求1所述的基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置置，其特征在于：3D打印装置中，供料系统包括一号储料罐(9)、二号储料罐(10)以及真空腔上的一号进料阀(5)和二号进料阀(6)；一号储料罐(9)和二号储料罐(10)固定在真空腔内，其入口分别与一号进料阀(5)和二号进料阀(6)相连接；一号储料罐(9)和二号储料罐(10)的出口通过送料泵和不锈钢波纹管与3D打印头的混合装置(11)相连接，用于3D打印头原料的供给。

4.根据权利要求3所述的基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置，其特征在于：3D打印头包括混合装置(11)、挤出头(12)和紫外光源(13)；其中，混合装置(11)和紫外光源(13)均固定在X、Y、Z三轴移动装置上，挤出头(12)位于混合装置下方。

5.根据权利要求4所述的基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置，其特征在于：混合装置(11)由两个进料口，一个铝质混料腔，一个铝质搅拌螺杆，一个铝质加热器和一个半导体温度传感器构成；挤出头(12)由喷嘴和驱动装置构成。

6.根据权利要求1所述的基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造装置，其特征在于：控制设备(26)接收操作人员使用计算机建模生成的3D打印装置控制信息，其控制信号的输出接口连接3D打印装置；所述控制设备(26)设置于真空腔外部。

7.基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤1：准备一号光固化型环氧树脂和二号光固化型环氧树脂；所述二号光固化型环氧树脂的介电常数大于一号光固化型环氧树脂的介电常数；

步骤2：根据实际电气绝缘结构的机械性能和耐电性能需求，构建绝缘子几何形状和介电常数空间分布三维模型，将三维模型按照预先设定的层厚模拟分割成不同的层面，并计算得到每层的打印轨迹和层内单点材料的介电常数取值；

步骤3：通过一号进料阀(5)和二号进料阀(6)将步骤1准备的一号光固化型环氧树脂和二号光固化型环氧树脂分别送入真空腔内的一号储料罐(9)和二号储料罐(10)中；使用真空泵对真空腔抽真空，进行一号光固化型环氧树脂和二号光固化型环氧树脂的真空脱气；

步骤4：控制设备按照所打印单点材料所需的体积以及该点材料的介电常数，控制送料泵将一号储料罐(9)和二号储料罐(10)中一号光固化型环氧树脂和二号光固化型环氧树脂送入混合装置(11)中混合均匀；

步骤5，使用挤出头(12)将步骤4混合好的树脂液滴挤出至工作台(14)，使用光源(7)照射液滴，使其在光照的作用下固化，完成单点材料的3D打印；

步骤6：按照步骤2中得到的单层内打印头的移动轨迹和单层材料的介电常数分布，使用X、Y、Z三轴移动装置，在平面内移动打印头，重复步骤4和步骤5，完成单层材料的3D打印；

步骤7：向上移动打印头，重复步骤6，完成多层累加，最终实现介电常数梯度绝缘子的制造；

步骤8：将步骤7制造得到的绝缘子进行二次热固化和表面抛光。

8.根据权利要求7所述的基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造方法，其特征在于，一号光固化型环氧树脂为纯光固化型环氧树脂，或掺杂有助剂的光固化型环氧树脂；一号光固化型环氧树脂的介电常数3-5。

9.根据权利要求7所述的基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造方法，其特征在于，二号光固化型环氧树脂的制备方法为：将经过表面处理的粒径为0.1～10μm的填料，以相对于基体树脂5～75％的质量比例，填充于纯光固化型环氧树脂中，即得到高浓度掺杂的二号光固化型环氧树脂；所述填料为钛酸钡、二氧化钛、二氧化钡、锆钛酸铅或类钙钛矿氧化物。

10.根据权利要求9所述的基于3D打印的介电常数梯度绝缘子制造方法，其特征在于，所述填料的表面处理方法为偶联剂处理，处理用偶联剂为硅烷类偶联剂、钛酸丁酯类偶联剂或铝酸化合物类偶联剂。